ArchivDeutsches Ärzteblatt43/2018Pneumologie: E-Zigaretten schädigen Makrophagen in der Lunge

MEDIZINREPORT: Studien im Fokus

Pneumologie: E-Zigaretten schädigen Makrophagen in der Lunge

Dtsch Arztebl 2018; 115(43): A-1958 / B-1634 / C-1620

Meyer, Rüdiger

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Foto: Frank Eckgold/stock.adobe.com
Foto: Frank Eckgold/stock.adobe.com

E-Zigaretten, die teilweise schon als Nikotinersatztherapie empfohlen werden, schädigen möglicherweise die Lungen, indem sie Makrophagen absterben lassen (1).

E-Zigaretten sind frei von Verbrennungsprodukten und den darin enthaltenen Karzinogenen. Dampfen gilt daher als weniger schädlich als Rauchen. Zudem soll es mithilfe der E-Zigaretten leichter fallen, das Rauchen aufzugeben. Das National Institute for Health and Care Excellence (NICE), das den britischen Gesundheitsdienst berät, betrachtet E-Zigaretten deshalb als eine „legitime“ Methode zum Rauchstopp.

Die jüngsten Ergebnisse von Forschern um David Thickett von der Universität von Birmingham wecken nun neue Zweifel an der Unbedenklichkeit. Beim Einatmen des Dampfes entwickelt sich ein Kondensat, das sich auf der Schleimhaut niederschlägt. Um dessen Wirkung näher zu erforschen, haben die Forscher einen speziellen Labortest entwickelt. Sie isolierten lebende Makrophagen aus der Bronchial-Lavage von 8 gesunden Probanden und exponierten diese dann zum einen mit den Liquids der E-Zigaretten. In einem zweiten Ansatz wurden die Makrophagen mit dem Kondensat bedampft, das entweder Nikotin enthielt und/oder frei davon war. Sowohl die Liquids als auch das Kondensat setzten die Lebensfähigkeit der Makrophagen herab. Die Effekte waren dosisabhängig, was eine ursächliche Wirkung unterstreicht.

Fazit: Im direkten Vergleich erzielten die Kondensate eine schädlichere Wirkung als die reinen Liquids, wobei Nikotin das Absterben der Makrophagen noch beschleunigte. Des Weiteren schränkten die Kondensate die Fähigkeit der Makrophagen ein, Bakterien und andere Schadstoffe in sich aufzunehmen. Diese Phagozytose dient auch dazu, Staubpartikel und Allergene zu verschlingen. Eine Störung dieser Abwehrmechanismen könnte daher auf Dauer gravierende Folgen haben, befürchtet Thickett. Die Makrophagen würden in gleicher Weise geschädigt, wie dies auch beim Rauchen der Fall ist. Thickett hält es für möglich, dass das Dampfen so auch zu chronisch-obstruktiven Veränderungen führen könnte.

Scott A, et al.: Pro-inflammatory effects of e-cigarette vapour condensate on human alveolar macrophages. Thorax 2018 (online) http://dx.doi.org/10.1136/thoraxjnl-2018–211663.

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DrSchnitzler
am Sonntag, 4. November 2018, 00:34

Kann man die vorgelegte in-vitro-Studie zu E-Zigaretten auf Menschen so übertragen?

Zum Originalartikel existiert folgende Stellungnahme (Übersetzung sinngemäß), die deutlich macht, dass die vorgelegten Ergebnisse möglicherweise nicht 1:1 auf reale Menschen übertragbar sein könnten.

Unbeschadet dessen ist der Versuch einer OBJEKTIVEN Überprüfung der Wirkungen von Liquids im Prinzip ausdrücklich zu begrüßen. Eine Bewertung der vorliegenden Untersuchung dürfte mMn aber eher dahin gehen, dass man eine "Unschädlichkeit nicht völlig bestätigen" kann; der weithin zu beobachtende Nutzen für ehemalige Raucher – im Verhältnis zum Zigarettenrauchen – war hingegen NICHT Ziel der Untersuchung.

Quelle:
https://thorax.bmj.com/content/early/2018/08/18/thoraxjnl-2018-211663.responses#impact-of-electronic-cigarette-on-our-health

Massimo Caruso et al.: Die Bedeutung von Versuchsbedingungen bei der Bewertung von für den menschlichen Verzehr relevanten Produkten

Obwohl elektronische Zigaretten (ECs) eine wesentlich weniger schädliche Alternative zu Tabakzigaretten sind, gibt es Bedenken, ob der langfristige Gebrauch von E-Zigaretten gesundheitliche Risiken verursachen kann. Es gibt berechtigte Bedenken und sollte so schnell wie möglich geklärt werden, um zu lernen, wie diese Produkte am besten eingesetzt werden können, wobei den Anwendern möglichst wenig Schaden zugefügt wird.

Scott und seine Kollegen wollten herausfinden, ob E-Cig-Dämpfe die Lebensfähigkeit und Funktion von Alveolarmakrophagen (AMs) des Menschen negativ beeinflussen (1). Sie testeten menschliche AMs aus Lungenresektionsproben von gesunden Spendern, indem sie diese Zellen dem elektronischen Zigarettenkondensat (ECVC) aussetzen.

Zunächst widmeten sich die Autoren einer ausführlichen Erläuterung der Methode, mit der der Dampf kondensiert wurde. Das zur Dampferzeugung verwendete Protokoll ist jedoch nicht eindeutig, da das Zugvolumen, die Zugzahl und insbesondere die Pumpe zum Ansaugen der Dämpfe nicht angegeben wurde konnten das korrekte Zugprofil erzeugen (2). Dies ist ein entscheidender Schritt im Validierungsprozess einer Expositionsmethode, denn wenn die Dämpfe mit falschen Regimes erzeugt werden, können sie zu ungenauen ECVC und somit zu verzerrten Ergebnissen führen, wodurch alle Schlussfolgerungen der Studie ungültig werden. Wir glauben, dass der Autor das zur Dampferzeugung verwendete Regime detailliert beschreiben könnte.

Darüber hinaus befinden sich Atemwegsmakrophagen im Bindegewebe und sind nicht direkt der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche ausgesetzt. Daher ist die Methode, mit der diese Zellen dem ECVC ausgesetzt werden, definitiv falsch. Es ist wichtig zu bedenken, dass Substanzen im ECVC die physiologische Barriere des Atemwegsepithels überwinden müssen, bevor sie die Makrophagen erreichen. Das Atemwegsepithel bildet die erste durchgehende Verteidigungslinie, die in der Lage ist, ihre Reaktion auf erfahrene luminale Reize gegen eingeatmete Umweltbelastungen einschließlich Chemikalien dynamisch zu regulieren (3). Daher werden Chemikalien, die schließlich mit alveolaren Makrophagen in Kontakt kommen, nur ein Bruchteil der im ECVC enthaltenen sein. Die von den Autoren verwendete Methode könnte auf Atemwegsepithelzellen anwendbar sein, nicht jedoch auf Makrophagen.

All dies macht es schwierig, die Ergebnisse zu übersetzen, die Scott und Kollegen bei der tatsächlichen Exposition dieser Zellen gegenüber den Dämpfen erhalten haben.

Darüber hinaus ist die ununterbrochene Exposition von AMs für ECVC für 24 Stunden von der Realität der Verwendung von e-cig weit entfernt, wodurch eine akute Überexposition von Zellen gegenüber der Wirkung von ECVC erzeugt wird (was in der Realität überhaupt nicht der Fall ist).

Diese Beobachtungen könnten die unterschiedlichen Ergebnisse von Scott et al. In-vitro-Vergleich mit denen, die in der Praxis in einer Kohorte langjähriger täglicher E-Zigarettenkonsumenten (> 3,5 Jahre) erzielt wurden, die noch nie in ihrem Leben geraucht haben und keine Anzeichen aufkommenden Lungenerkrankungen und entzündlicher Veränderungen aufweisen, wie dies in physiologischen, klinischen und radiologischen Ergebnissen der Fall ist (4).

In Anbetracht der Beweise, die sich aus realen Umfragen und klinischen Studien von Patienten mit Atemwegserkrankungen ergeben, die den Nutzen der Atmungsorgane bei Verwendung von E-Zigaretten unterstützen (5-7), wäre es schließlich interessant, die Wirkung von Dämpfen in AMs bei Rauchern und Patienten mit COPD zu bewerten.

___________________________
ORIGINAL:

Published on: 9 September 2018
The importance of experimental conditions in the assessment of products relevant to human consumption

Massimo Caruso, Biomedical Researcher Department of Clinical and Experimental Medicine (MEDCLIN), University of Catania, Italy
Other Contributors:
Rosalia Emma, Postdoctoral Researcher
Riccardo Polosa, Full Professor of Internal Medicine

Although electronic cigarettes (ECs) are a much less harmful alternative to tobacco cigarettes, there is concern as to whether long-term ECs use may cause risks to human health. There are reasonable concerns and should be elucidated as soon as possible to learn how to best employ these products, causing the least possible damage to users.
Scott and colleagues aimed at define whether e-cig vapors have a negative impact on human alveolar macrophages (AMs) viability and function (1). They tested human AMs from lung resection specimens from healthy donors by exposing these cells to the electronic cigarette vapour condensate (ECVC).
First of all, the authors dedicated a detailed explanation to the method used to condensate the vapour, but the protocol used to generate vapour is quite ambiguous, omitting to indicate puff volume, puff number, and in particular if the pump used to aspirate the vapors were able to generate the correct puff profile (2). This is a crucial step in the validation process of an exposure method, because if the vapours are generated with incorrect regimes, they can lead to the production of inaccurate ECVC and thus to distorted results invalidating all the conclusions of the study. We think the author could detail the regimen employed for vapour generation.
Furthermore, airway macrophages are resident in the connective tissue and not exposed directly to the liquid-air interface, therefore the method used for the exposition of these cells to ECVC is definitely incorrect. It is important to consider that substances in the ECVC must overcome the physiological barrier of the airway epithelium, before getting to reach the macrophages. The airway epithelium forms the first continuous line of defense, able to dynamically regulate its response to experienced luminal stimuli, against inhaled environmental insults, including chemicals (3). So, chemicals that will eventually come into contact with alveolar macrophages, will be just a fraction of those contained in ECVC. The method employed by authors could be applicable to airway epithelial cells, but not to macrophages.
All of this makes it difficult to translate the results obtained by Scott and colleagues in the real exposure of these cells to the vapours.
Additionally, the exposition of AMs to ECVC for 24 hours continuously is very far from the reality of using e-cig, generating an acute overexposure of cells to the effect of ECVC (that already in real life does not occur at all).
These observations could justify the differences of results obtained by Scott et al. in vitro, compared to those obtained in real-life in a cohort of long-term daily e-cigarette users (>3.5 years) who have never smoked in their life showing no warning of emerging lung injury as reflected in physiologic, clinical, radiologic, and inflammatory measures (4).
Finally, in consideration of the evidences emerging from real-life surveys and clinical studies of patients with respiratory conditions, supporting respiratory health benefits with e-cigarette use (5-7), it would be interesting to evaluate the effect of vapors in AMs from smokers and patients with COPD.

References
1. Scott A, Lugg ST, Aldridge K, et al. Pro-inflammatory effects of e-cigarette vapour condensate on human alveolar macrophages.Thorax Published Online First: 13 August 2018. doi: 10.1136/thoraxjnl-2018-211663
2. Cunningham A, Slayford S, Vas C, Gee J, Costigan S, Prasad K. Development, validation and application of a device to measure e-cigarette users' puffing topography. Sci Rep. 2016 Oct 10;6:35071. doi: 10.1038/srep35071. PubMed PMID:27721496; PubMed Central PMCID: PMC5056340.
3. Brune, K., Frank, J., Schwingshackl, A., Finigan, J., and Sidhaye, V. K. (2015). Pulmonary epithelial barrier function: some new players and mechanisms. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 308, L731–L745. doi: 10.1152/ajplung.00309.2014
4. Polosa, R., Cibella, F., Caponnetto, P., Maglia, M., Prosperini, U., Russo, C., et al. (2017). Health impact of E- cigarettes: a prospective 3.5-year study of regular daily users who have never smoked. Sci. Rep. 7:13825. doi: 10.1038/s41598-017-14043-2
5. Polosa, R., Morjaria, J., Caponnetto, P., Caruso, M., Strano, S., Battaglia, E., et al. (2014). Effect of smoking abstinence and reduction in asthmatic smokers switching to electronic cigarettes: evidence for harm reversal. Int. J. Environ. Res. Public Health 11, 4965–4977. doi: 10.3390/ijerph1105 04965
6. Polosa, R., Morjaria, J. B., Caponnetto, P., Caruso, M., Campagna, D., Amaradio,
M. D., et al. (2016). Persisting long term benefits of smoking abstinence and reduction in asthmatic smokers who have switched to electronic cigarettes. Discov. Med. 21, 99–108.
7. Polosa, R., Morjaria, J. B., Caponnetto, P., Prosperini, U., Russo, C., Pennisi, A., et al. (2016b). Evidence for harm reduction in COPD smokers who switch to electronic cigarettes. Respir. Res. 17:166. doi: 10.1186/s12931-016- 0481-x
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Conflict of Interest:
MC and RE declares non Competing Interest. RP is full-time employee of the University of Catania, Italy. In relation to his work in the area of tobacco control and respiratory diseases, RP has received lecture fees and research funding from Pfizer, GlaxoSmithKline, CV Therapeutics, NeuroSearch A/S, Sandoz, MSD, Boehringer Ingelheim, Novartis, Duska Therapeutics, and Forest Laboratories. He has also served as a consultant for Pfizer, Global Health Alliance for treatment of tobacco dependence, CV Therapeutics, NeuroSearch A/S, Boehringer Ingelheim, Duska Therapeutics, Forest Laboratories, ECITA (Electronic Cigarette Industry Trade Association, in the UK) and Health Diplomat (consulting company that delivers solutions to global health problems with special emphasis on harm minimization). Lecture fees from a number of European electronic cigarette industry and trade associations (including FIVAPE in France and FIESEL in Italy) were directly donated to vaper advocacy no-profit organizations. He is currently scientific advisor for LIAF, Lega Italiana Anti Fumo (Italian acronym for Italian Anti Smoking League) and Head of the European Technical Committee for standardization on “Requirements and test methods for emissions of electronic cigarettes” (CEN/TC 437; WG4).
Avatar #731292
cis2000
am Freitag, 26. Oktober 2018, 23:32

Die Makrophagen würden in gleicher Weise geschädigt, wie dies auch beim Rauchen der Fall ist.

Ja klar, alles ist wie beim "Rauchen" und das "Dampfen" ist genauso schädlich. Braucht man um Steuern zu generieren.
MfG
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